JPH06108231A - 蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき用蒸発原料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴からＡｌ−Ｃｒ合金蒸
気を加熱蒸発させながら蒸着めっきを行なう際に溶融Ａ
ｌ−Ｃｒ合金浴内へ補給するためのＣｒ分散Ａｌワイヤ
ー状蒸発原料であって、Ａｌ中に１〜30％のＣｒが分散
されたワイヤー状を呈し、実質的にＡｌ−Ｃｒ金属間化
合物が存在しない蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき用の蒸発原
料を開示する。 【効果】 ワイヤー状への加工が容易であり、しかも通
常のワイヤー送給機構を採用した場合でも断線等による
送給不良や送給不能を生じることがなく安定した送給状
態を継続することができ、均質な蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金め
っき材を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金め
っきを連続的に行なう際に使用されるＣｒ分散型Ａｌよ
りなるワイヤー状蒸発原料およびその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】真空または希薄ガス雰囲気下で蒸発原料
を加熱蒸発させて被処理材表面に連続的に蒸着めっきを
行なう所謂連続真空蒸着めっき法においては、蒸発原料
とそれを収納するための蒸発槽及び蒸発原料を加熱蒸発
させる加熱源が真空蒸着室に用意される。

【０００３】この様な真空蒸着めっき処理を連続的に行
うには、蒸発原料を何等かの方法で連続的もしくは間欠
的に蒸発槽内へ補給することが必要となる。この場合、
蒸発原料が塑性加工の可能な金属の場合と不可能な金属
の場合とでは、蒸発原料の供給の容易性や蒸発速度の安
定性が大きく異なってくる。

【０００４】蒸発原料が塑性加工可能な金属及び合金、
例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔ
ａ、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等の場合は、図１
に例示される様なワイヤー状の原料を用いた原料供給方
法が採用されている。即ち、蒸発槽４内に予め収納され
た上記蒸発原料を電子銃２から照射される電子線３等に
より加熱して溶融浴５を形成せしめ、溶融浴表面から金
属蒸気を発生させる。この際に、所望の線径に加工され
たワイヤー状蒸発原料６を、駆動機構を有するピンチロ
ール７等によりガイドパイプ８等を経て連続的に蒸着室
内に送給し、蒸発槽内の溶融浴５表面に連続的に補給す
る方法である。この時、蒸発原料を溶融浴５表面から安
定した蒸発速度で蒸発させるには、照射する電子線等の
出力制御と溶融浴面レベル（高さ）の管理が必要となる
が、溶融浴面レベルを安定に保持するには、蒸発原料の
蒸発速度（g ／秒）に応じてワイヤー状蒸発原料の供給
量（g ／秒）を制御することによって、容易に目的を達
成することができる。

【０００５】従って、蒸発原料が塑性加工可能な金属や
合金である場合は、被めっき材表面に形成される蒸着め
っきの付着量や組成（但し、組成に関しては合金浴を用
いた場合のみ）の経時的変動が非常に少なく、蒸着めっ
き製品を長時間安定して製造することが可能となる。つ
まり、ワイヤー形状に塑性加工可能な蒸発原料をめっき
材として用いる蒸着めっきプロセスは、品質上及び生産
上非常に有利な方法と言える。

【０００６】ところで、真空蒸着めっき法を採用して被
処理材表面に２成分元素以上からなる蒸着合金めっき層
を形成する場合には、従来よりめっき原料を合金浴から
加熱蒸発させる方法が採用されてきた。即ち図２に例示
する様に、１つの蒸発槽４内に複数元素からなる蒸発原
料を予め装入しておき、電子線３等の加熱エネルギーを
与えることによって蒸発槽４内で溶融合金浴５ｄを形成
せしめ、該合金浴表面から各元素が混合された状態で蒸
発する該混合蒸気を、被処理材１の表面に付着させて所
望の蒸着合金めっき層を形成させる方法である。

【０００７】この方法の利点として、品質面からいえ
ば、合金めっき層を構成する各成分元素が１つの合金浴
表面から混合された状態で蒸発するため、得られる元素
が蒸着合金めっき層の厚さ方向の組成が非常に均一であ
ることが挙げられる。また製造面からいえば、蒸発槽が
１つであるため、例えば加熱蒸発源として電子線を用い
た場合に、図３に例示する様に電子線３を複数個の溶融
浴５ａ、５ｂ表面に照射させるための、蒸発槽４ａ、４
ｂ間の電子線ジャンピング操作10や、各溶融浴５ａ、５
ｂ表面に投入される電子線の照射時間配分の微妙なコン
トロール操作が不要となる。つまり、図２に示す如く１
つの溶融合金浴５ｄ表面に与える電子線３の出力のみを
制御すればよいため、電子線３の制御操作の点からして
も非常に簡便な方法といえる。

【０００８】尚、蒸着合金めっき層を構成する成分元素
が全て塑性加工の可能な金属や合金である場合には、図
２に示した様に、ワイヤー状に加工された各々異なる蒸
発原料６ａ、６ｂを合金溶融浴５ｄに独立した供給速度
で補給しつつ、各合金浴表面から電子線照射等により蒸
気を発生させればよい。

【０００９】例えば蒸着Ａｌ−Ｔｉ系（または蒸着Ｃｕ
−Ｚｎ系）合金めっき製品を得るには、図２に示した２
種類のワイヤー状蒸発原料の一方６ａをＡｌ（またはＣ
ｕ）、他方６ｂをＴｉ（またはＺｎ）とし、これらの原
料６ａ、６ｂを各々所望の供給速度で連続的に溶融Ａｌ
−Ｔｉ合金浴（または溶融Ｃｕ−Ｚｎ合金浴）５ｄ表面
の端部へ同時に補給すればよい。しかしながら、該合金
浴を構成する元素の中に塑性加工の不可能な金属または
合金が１成分でも含まれている場合は、その金属または
合金に対してだけは、上述した様に蒸発原料をワイヤー
状に加工して連続的に溶融浴表面へ補給する方式を採用
することができなくなる。

【００１０】特に本発明者らが見い出した高耐食性の蒸
着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき製品を、溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴
からの蒸発方法によって製造しようとする場合、Ａｌは
容易に塑性加工できるためワイヤー状の蒸発原料として
合金浴中へ連続補給すればよいが、Ｃｒについては塑性
加工が不可能であるため例えばブリケット状、フレーク
状、塊状等の各種形状のＣｒ原料として間欠的に補給す
る方式を採用する必要がある。

【００１１】そのためＣｒについては、供給装置の問題
からＡｌの様に安定した原料補給速度が得られ難く、ひ
いてはＡｌ−Ｃｒ合金浴組成が経時的に変動し易くなる
ため、結果として安定したＡｌ−Ｃｒ混合蒸気の蒸発速
度及び蒸気組成が得られにくくなる。そしてこうした現
象は、連続的に蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっきを行なう際
に、得られるめっき製品の品質を不安定にすることにも
なり、生産性や製品歩留まりの点でも非常に不都合な問
題を生じることがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
上記の様な問題点を解消すべく鋭意研究を進めた結果、
塑性加工の不可能なＣｒを塑性加工可能なＡｌ中へ分散
させて複合ワイヤー状に加工し、それによりＡｌとＣｒ
を同時にＡｌ−Ｃｒ合金浴中へ補給しながら、当該合金
浴表面からＡｌ−Ｃｒ混合蒸気を発生させて蒸着Ａｌ−
Ｃｒ合金めっきを行なう方法を開発し、別途特許出願を
行なった。

【００１３】この方法は、Ｃｒ用とＡｌ用の別個の原料
供給装置を必要としないため、これらを別々に補給する
方法に比べて設備的に簡便となり、Ａｌ用等に用いられ
ている公知のワイヤー状蒸発原料供給方法をそのまま適
用することができる利点がある。また補給速度について
も、Ａｌ−Ｃｒ複合ワイヤー状蒸発原料の供給速度のみ
を制御すれば、必然的にＡｌとＣｒの供給速度を同時に
制御することができるので、Ｃｒ原料の供給速度も安定
化し、蒸発するＡｌ−Ｃｒ混合蒸気組成も安定となる。

【００１４】ところが、本発明者らがその後更に研究を
行なったところでは、上記の方法、即ちＣｒ分散型Ａｌ
ワイヤー状よりなる蒸発原料を公知のワイヤー状蒸発原
料供給装置を用いて溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴中へ連続供給
する方法を採用する場合、該ワイヤー状原料の組成（Ｃ
ｒ含有量）やワイヤー中におけるＣｒの存在状態（Ａｌ
との合金化の有無）によっては塑性変形態が非常に悪く
なり、ワイヤー状に加工し難くなることがあることを知
った。そのため、Ａｌ−Ｃｒ複合ワイヤー状蒸発原料の
製造工程あるいは溶融合金浴中への供給過程で、ワイヤ
ーの途中で割れ（クラック）や破断、切断等を生じるこ
とがあり、連続補給の安定性にも問題が生じてくる。

【００１５】本発明は上記の様な問題点に着目してなさ
れたものであって、その目的は、溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴
からＡｌ−Ｃｒ混合蒸気を発生させて蒸着Ａｌ−Ｃｒ合
金めっき製品を製造する際に用いる蒸発原料として、ワ
イヤー状への加工が容易で且つ安定した補給状況を確保
し得る様なＣｒ分散型Ａｌワイヤー状蒸発原料とその製
造方法を提供しようとするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る蒸発原料の構成は、真空または希
薄ガス雰囲気下で、溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴表面からＡｌ
−Ｃｒ混合蒸気を発生せしめ、被処理材表面に連続的に
蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっきを行なう際に用いる該合金浴
中へ補給する蒸発原料であって、Ａｌの中に１〜30％の
Ｃｒが分散されると共に実質的にＡｌ−Ｃｒ金属間化合
物が存在せず、ワイヤ状を呈するものであるところに要
旨が存在する。そして上記の様なワイヤー状の蒸発原料
は、Ｃｒ粉末またはＣｒとＡｌの混合粉末が充填された
Ａｌビレットを静水圧押出しにて加工することにより、
または更にこれを伸線加工することによって得ることが
できる。

【００１７】尚、本発明の蒸発原料を用いて行なわれる
蒸着めっき法とは、電子線の如き種々の加熱蒸発源を用
いた通常の真空蒸着めっき法の他に、各種イオンプレー
ティング法等を含む広義の蒸着めっき法を意味するもの
である。

【００１８】また本発明の蒸発原料を用いて蒸着Ａｌ−
Ｃｒ合金めっき層が形成される被処理材も何ら限定され
るものではなく、金属、非金属、紙、プラスチック等材
質を問わない。被処理材の形状についても、板状、棒
状、管状等初めとして、加工された各種形状の材料等に
幅広く適用し得るものである。

【００１９】

【作用】以下、本発明の完成に至るまでの経緯を追って
説明する。まず本発明者らは、前述の如くＡｌの中にＣ
ｒが分散された種々のワイヤー状蒸発原料を作製し、図
４に示した様なワイヤー状蒸発原料の連続供給装置を用
いて、蒸発槽内に形成された溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴中へ
連続的に補給しながら蒸着めっきを行なう方法を試み
た。

【００２０】即ち、図４において、Ｃｒ分散型Ａｌワイ
ヤー状蒸発原料６ｃを予めボビン11に巻かれた状態で準
備しておき、支柱15上にセットする。そしてこのワイヤ
ー状蒸発原料６ｃを、モータ等により駆動するピンチロ
ール７の回転によってボビン11から巻き解いて送り出
す。送り出された該蒸発原料６ｃは、ガイドパイプ８の
中を通過して、蒸着室12内に配置された蒸発槽４内に形
成された溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴５ｄ内へ連続的に補給さ
れる。この時、溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴５ｄ内への補給速
度（g ／秒）は、ワイヤー状蒸発原料６ｃの断面積（cm
²)とピンチロールの回転数(rpm) によって調整すればよ
い。

【００２１】尚、ワイヤー状蒸発原料６ｃが巻かれたボ
ビン11やピンチロール７を収納するための真空チャンバ
ー16と蒸着室12は、各々独立した真空排気システム（図
示されていない）によって所定の真空下に維持されてお
り、ボビン11から溶融浴５ｄ内への蒸発原料６ｃの補給
は、全て真空下で連続的に行われる。また、ボビン11に
巻かれたワイヤー状蒸発原料６ｃが全て消費されて、新
たなボビンと交換する必要が生じた際には、蒸着室12の
真空状態を維持したままで、ボビン11が収納された真空
チャンバー16のみを大気開放することが可能な様に真空
遮断機構を有しており、従ってボビン交換時に連続蒸着
めっき処理が中断されることはない。

【００２２】この様な補給方法を採用することを前提と
して、種々のＣｒ分散型Ａｌワイヤー状蒸発原料の製造
および補給安定性について種々研究を進めたところ、該
ワイヤーの組成、殊にＣｒ含有量とワイヤー内でのＣｒ
の存在状態が、該ワイヤーを得る際の加工性および連続
補給時の安定性に大きく影響することを見い出した。そ
して特定範囲のＣｒ含有量を有し、且つＣｒが実質的に
Ａｌと金属間化合物を形成せずにＣｒ単独として存在す
る場合にのみ、ワイヤー状への加工が容易で且つ安定し
た連続補給状態を示す蒸発原料となり得ることがわかっ
た。

【００２３】まず、ワイヤーのＣｒ含有量は30％以下で
なければならない。前述した様にＣｒ自身は塑性変形能
が非常に乏しく難加工性の金属であるから、塑性変形が
容易なＡｌワイヤー内にこの様な難加工性のＣｒを分散
させた場合、Ｃｒ含有量が少ない範囲においては、製造
面でも連続補給面でも特に支障は無く、純Ａｌワイヤー
とほぼ同様のレベルで扱うことが可能である。つまり、
塑性加工能に乏しいＣｒの性質を、塑性加工の容易なＡ
ｌで十分に補うことのできるＣｒ含有量範囲内であれ
ば、特に製造時や連続補給時に支障をきたすことはな
い。

【００２４】しかしながら、Ｃｒの分散量を増加させ、
Ｃｒ含有量を増大するにつれて加工性が次第に低下する
ことは避けられず、30％を超えるＣｒをＡｌワイヤー中
に分散させると、ワイヤー状原料への加工時にワイヤー
表面に多数の割れ（亀裂）が生じたり、線状への加工途
中で破断等を生じ易くなり、Ｃｒ分散型Ａｌワイヤー状
蒸着原料としての製造が実質的に困難になる。

【００２５】また、たとえワイヤー状への加工が行なえ
たとしても、図４に示した様な連続補給装置で供給する
ために予め所定のボビン11に巻き付けておいたときに、
曲げ半径の小さな箇所でワイヤー表面に割れ（亀裂）が
生じたり、あるいは溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴５ｄへの補給
時に、たとえばガイドパイプ８内を通してワイヤーに曲
げ力が加わりながら補給される過程で割れの発生や進行
が起こり、安定した供給ができなくなる場合がある。ま
た最悪の場合は、破断したワイヤー状原料がガイドパイ
プ８の中で詰まってしまい、それ以降の補給ができなく
なる場合もある。この様に、溶融浴表面への補給過程に
おいて、ワイヤー状蒸発原料の破断や詰まりが生じる
と、連続補給の安定性が阻害されるばかりでなく、その
後の連続補給が不可能となる場合もあり、蒸着Ａｌ−Ｃ
ｒ合金めっき製品の連続生産を中止せざるを得なくな
る。これらの現象は、全てワイヤー状蒸発原料の塑性加
工能の乏しさに起因するものであり、こうした問題点を
生じることのない様十分な塑性変形能を確保するには、
ワイヤー状蒸発原料のＣｒ含有量を30％以下に抑えなけ
ればならない。

【００２６】上述の如く、ワイヤー状蒸発原料の塑性変
形能は、Ｃｒ分散量、即ちＣｒ含有量によって影響を受
け、Ｃｒ含有量が小さい程、該ワイヤーの加工性は純Ａ
ｌワイヤーの加工性に近いものとなる。従って該ワイヤ
ーのＣｒ含有量の下限値は、塑性変形能や加工性の点か
らは何等制限を受けるものではなく、Ｃｒ含有量の少な
いものほど製造面や補給面からは有利である。しかし、
該ワイヤー状蒸発原料の本来の目的は、溶融Ａｌ−Ｃｒ
合金浴へＡｌとＣｒを容易且つ連続的に同時補給するこ
とを達成するためであり、こうした観点からすると、補
給するワイヤー中のＣｒ含有量がもともと小さいという
ことは、Ａｌ−Ｃｒ合金浴中のＣｒ含有量も少なく、結
果として該合金浴表面から発生するＡｌ−Ｃｒ混合蒸気
中のＣｒ量も少なくなることを意味する。

【００２７】そのため、結果として得られる蒸着Ａｌ−
Ｃｒ合金めっき層中のＣｒ含有量も少なくならざるを得
ない。しかし蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっきによる高耐食性
を発揮させるには、めっき組成、即ちめっき中のＣｒ含
有量が最低でも１％以上必要であり、これを達成するに
は、必然的に補給する該ワイヤー状蒸発原料のＣｒ含有
量も１％以上であることが必要となる。つまり、該ワイ
ヤーのＣｒ含有量の下限は、最終的に得られる蒸着Ａｌ
−Ｃｒめっき製品の目標性能を確保するための要件とし
て１％以上と定めた。

【００２８】以上の理由から、本発明に係るワイヤー状
蒸発原料中のＣｒ含有量は、１〜30％であることが必要
である。なお、蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき製品におい
て、通常の使用環境下において十分な高耐食性を発揮せ
しめるためのめっき組成は、めっき中Ｃｒ含有量で５〜
20％の範囲であるから、補給する該ワイヤー中のＣｒ含
有量についても、同組成範囲のものが推奨される。

【００２９】次に、該ワイヤー中におけるＣｒの存在
は、Ａｌの中にＣｒが単体で分散された状態であること
が必要であり、ＣｒがＡｌ−Ｃｒ金属間化合物としてワ
イヤー中に存在する場合には、上述で規定したＣｒ含有
量範囲内であっても、良好な塑性変形能を有するワイヤ
ー状蒸発原料を得ることができない。

【００３０】常温下でＣｒとＡｌを単に混合しただけで
は、Ａｌ−Ｃｒ金属間化合物が自然に形成されることは
ないが、該ワイヤー状蒸発原料を製造する一連の工程の
中で加熱処理をを行なったり、各種加工々程で急激な温
度上昇を生じた場合には、ワイヤー内に単体状態で分散
していたＣｒが周囲のＡｌと拡散・合金化反応を起こ
し、Ａｌ₁₃Ｃｒ₂ 等のＡｌ−Ｃｒ金属間化合物を形成す
ることがある。

【００３１】この金属間化合物自身は加工性に乏しく脆
弱なものであるため、該ワイヤー状蒸発原料中に該金属
間化合物が存在すると塑性加工能が悪化し、供給の困難
または不可能な材料となってしまう。Ｃｒ自身は元々塑
性加工の不可能なものであるから、該ワイヤー状蒸発原
料中にＣｒ単独で存在しようが、Ａｌ−Ｃｒ金属間化合
物として存在しようが、さしたる影響はないと考えられ
る。ところが該ワイヤー状蒸発原料中において塑性変形
能を担うＡｌの一部が、該金属間化合物の形成によって
実質的に塑性変形能を有しないものに変化してしまう
と、該ワイヤー全体としての塑性変形能が低下すること
になる。従って、ＡｌとＣｒの連続的安定供給という本
発明の目的を果たすには、該ワイヤー中に実質にＡｌ−
Ｃｒ金属間化合物が存在しないことが必要である。

【００３２】以上、本発明に係るＣｒ分散型Ａｌ複合ワ
イヤー状蒸発原料のＣｒ含有量範囲及びＣｒの存在状態
（金属間化合物の有無）について説明したが、次に、該
ワイヤー状蒸発原料の具体的な製造方法について説明す
る。

【００３３】まず、図５に例示する様な工程により、押
出し加工用のＣｒ粉末充填Ａｌビレット材を作製する。
即ち、所定の外径及び内径を有する中空のＡｌビレット
胴ａを作製し、この中にＣｒ粉末（またはＣｒ粉末とＡ
ｌ粉末の混合体）ｂを充填する。このとき、充填された
Ｃｒ粉末（またはＣｒ粉末とＡｌ粉末の混合体）ｂの間
には必ず隙間が存在するため、その隙間に空気（ガス）
が残存することになる。残存する空気は、以下に説明す
るワイヤー状蒸発原料の製造過程で、充填した粉末表面
の酸化を引き起こす原因になる場合があり、酸化された
状態でＡｌ−Ｃｒ合金浴中へ供給すると、浴表面での酸
化物系ノロの発生を招くため好ましくない。従って充填
された粉末間の残留ガスは、図５に示す様な工程で予め
脱気しておくことが望ましい。

【００３４】例えば、Ａｌビレット胴ａ内部に所定の粉
末（Ｃｒ粉末またはＣｒ粉末とＡｌ粉末の混合体）ｂを
充填した後で、Ａｌ製キャップｃをはめ込み、内部の粉
末が漏れない様に処置した後、これを真空チャンバー内
へ入れてチャンバー内を真空排気する。それにより、チ
ャンバー内でＡｌビレット胴ａＡｌキャップ部ｃの合わ
せ面を通してビレット内部が脱気される。その後、真空
チャンバー内を真空下に保持したままで電子ビーム等に
よりビレットの合わせ目を溶接することにより、真空脱
ガスされた粉末充填Ａｌビレット材を製造する。

【００３５】あるいは別の方法として、所定の粉末ｂを
充填した後、真空排気用パイプｄが設けられたＡｌ製キ
ャップｃをはめ込み、予めＡｌビレット胴ａとＡｌキャ
ップ部ｃの合わせ面を大気下で溶接やろう付け等により
シールする。その後、真空排気用パイプｄに真空ポンプ
を接続し、Ａｌビレット胴ａの内部を脱気した後でパイ
プｄを機械的に圧着し、真空脱ガスされた粉末充填Ａｌ
ビレット材を製造することも可能である。

【００３６】尚本発明では、Ａｌビレット内の真空脱ガ
ス法については何等制限するものではないが、いずれの
方法にせよＡｌビレット胴内部を100 ％粉末で充填する
ことは実質的に不可能であるため、充填されなかった体
積分のガスを排気しておくことが、最終的に作製される
ワイヤー状蒸発原料の品質上望ましい。

【００３７】最終的に作製されるＣｒ分散型Ａｌワイヤ
ーの組成、即ちＣｒ含有量は、上記ビレット材を作製す
る時点で決まってしまうので、ＡｌとＣｒの重量比はＡ
ｌビレット作製時に予め調整しておく必要がある。その
ためには、Ａｌビレット胴の外径及び内径、胴内部に充
填する粉末の種類（Ｃｒ粉末またはＣｒ粉末とＡｌ粉末
の混合体）、混合粉末の場合にはその混合粉末組成比
（重量比）、粉末充填比率（Ａｌビレット胴内部の中空
体積に占める充填粉末の体積比）等の各作製条件を予め
調整しておく必要がある。また使用するＣｒ粉末（混合
粉末の場合はＡｌ粉末についても）の粒径範囲について
も、最適値や上限値を予め決めておくことが望ましい。

【００３８】この様にして得られた脱気済み粉末充填Ａ
ｌビレット材ｅを、次に図６に示す様な工程により、所
望の線径を有するワイヤー状蒸発原料にまで加工する。
即ち図６では、静水圧押出し法によってＡｌビレット材
ｅから直接所定の線径を有するＣｒ分散型Ａｌワイヤー
ｇまで加工する方法と、一旦静水圧押出し法によって太
径のワイヤー材ｆに一次加工しておき、更に伸線加工に
より所定の線径まで二次加工する方法がある。図中、ｈ
はコンテナ，ｉはピストン，ｊは圧力媒体，ｋはダイ
ス，ｍはガイドチューブを示している。

【００３９】ここで、静水圧押出しによって得られるワ
イヤー材の線径は、押出し時に使用するダイス径で調整
することが可能である。しかし押出し用Ａｌビレット材
ｅの断面積（Ｓ₀ ）と押出しによって得ようとするワイ
ヤー材の断面積（Ｓ₁ ）の両者の面積比率（Ｓ₀ ／Ｓ
₁ ）で定義される押出し比は、静水圧押出し時の容易性
及び得られるワイヤー材の品質に影響する因子の１つで
あり、この押出し比を極端に高くすると、即ち外径の大
きなＡｌビレット材を用いて押出しにより極端に細径の
ワイヤー材を製造しようとすると、以下に示す様な問題
を生じる場合がある。

【００４０】即ち製造面においては、Ａｌビレット材の
押詰まりが生じてワイヤーが得られない場合がある。ち
なみに押出し比を高くしようとすれば、必然的に静水圧
押出し装置本体に必要な押出し圧力（負荷）もより高く
する必要があるが、必要な押出し圧力が該装置の能力
（上限値）以上となれば、結果として押出しが不可能と
なり、押出しの途中で押詰まり現象を生じる。

【００４１】更にワイヤー材の品質面からすると、たと
え押出し装置の能力限界以下で押出とができたとして
も、極端に高い押出し比を採用したときのワイヤー材
は、表面欠陥の多いものになることがある。例えばビレ
ット送り速度（ステム速度）を20mm／秒とし、押出し比
を500 とした場合には、得られるワイヤー材の製造速度
は600m／分となり、この様な高速度でワイヤー材の製造
を行うと、押出し時の加工発熱により、ワイヤー表面の
一部が融点温度以上に達して溶融したり、あるいはワイ
ヤー材表面にスリ傷や割れ（亀裂）が生じ、表面欠陥の
多いワイヤー材となる可能性が高くなる。しかも押出し
加工時の発熱によってワイヤー材が高温になると、ワイ
ヤー内部に充填されたＣｒ粉末が周囲のＡｌと反応して
Ａｌ−Ｃｒ金属間化合物を形成し易くなり、得られるワ
イヤー材の塑性変形能が低下して連続供給材料としての
適性を欠くものとなる。

【００４２】従って、製造面及び品質面の両面から、極
端に高い押出し比で本発明のワイヤー材を製造すること
は望ましくない。ところで押出し加工されるビレット材
の変形抵抗も押出し時の容易性に影響する因子の１つで
あり、材料強度が小さいほど押出し加工は容易となる。
図５に例示した様にＣｒ粉末（またはＣｒ粉末とＡｌ粉
末の混合体）が充填されたＡｌビレット材の変形抵抗
は、純金属単体の様には単純に推定し難く、充填された
Ｃｒ粉末の量（即ち、押出し後のワイヤー組成）や、押
出し前のビレット材の予熱の有無等によって異なるもの
となる。そして充填されたＣｒ粉末量が少ないほど又は
押出し前にビレットを予熱した場合の方が、ビレット材
としてのトータルの変形抵抗は低下し、押出し加工は容
易となる。

【００４３】これらのことから、静水圧押出し加工によ
り得ようとする粉末充填ワイヤー材の線径は、押出し
比、Ａｌビレット中のＣｒ含有量（Ｃｒ組成）、ビレッ
ト材の押出し前の予熱処理の有無と予熱条件（温度、時
間）等を十分に考慮して、適宜設定することが望まし
い。例えば本発明のＣｒ分散Ａｌワイヤーを静水圧押出
し法によって直接製造する際には、押出し比を250 〜30
0 以下にすることが望ましい。また押出し前にビレット
材を予熱する場合は、予熱処理中にビレット内部に充填
されたＣｒ粉末がＡｌビレット胴や混合したＡｌ粉末と
反応してＡｌ−Ｃｒ金属間化合物を形成することがない
様に、予熱温度や予熱時間を適宜調整すべきであり、具
体的には予熱温度として400 ℃以下が推奨される。

【００４４】更に、所望の線径を有するＣｒ分散Ａｌワ
イヤー状蒸発原料を製造するための方法として、まず押
出し加工（１次加工）により得られる太径ワイヤー材
を、冷間または／及び熱間の伸線加工により所望のワイ
ヤー径まで２次加工する方法がある。押出し−伸線加工
の２段階の工程を経て得られるＣｒ分散型Ａｌワイヤー
は、ビレットから一段の押出し工程で得られるものに比
べてワイヤー径の寸法精度が高く、ワイヤー表面性状も
良好になり易いという利点がある。

【００４５】尚図６で説明した様なワイヤー状原料の製
造に当たっては、各工程間で必要に応じて加熱処理、脱
脂、酸洗、表面研削等の処置を行うことも可能である。
またまた十分な塑性変形能を有するワイヤー状原料を得
るため、製造過程でワイヤー中にＡｌ−Ｃｒ金属間化合
物が形成されない様にすることが重要であることは先に
述べた通りであるが、そのためには、充填されたＣｒ粉
末がＡｌビレット胴と（但しＡｌ粉末との混合粉末充填
の場合にはＡｌ粉末とも）反応しない様に、製造時の材
料の温度管理、特に加熱処理条件に注意する必要があ
る。

【００４６】この様にして製造された本発明のＣｒ分散
型Ａｌワイヤー状蒸発原料は、所定のボビンに連続的に
巻取られ、図４に示した様にワイヤー供給室内にセット
されて使用されることになる。次に実施例を挙げて本発
明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実
施例によって限定を受けるものではない。

【００４７】

【実施例】

実施例１ 図５及び図６に示す製造工程により各種のＣｒ分散型Ａ
ｌワイヤー状蒸発原料を作製することを試み、その製造
容易性およびワイヤー状原料の品質を調べた。結果を表
１、表２にまとめて示す。

【００４８】（主な製造条件） １．ビレット作製条件 ・ビレット胴 ：純Ａｌ（1050材） ・充填Ｃｒ粉末 ：純度 99.8％以上、粒径
150 メッシュ以下 ・充填Ａｌ粉末 ：純度 99.7％以上、粒度
80〜150 メッシュ品 ・ビレット内粉末充填率 ：55〜60体積％

【００４９】２．静水圧押出し条件 ・押出し前ビレット予熱条件：予熱温度は表中に記載、
予熱時間は全て１時間で一定 ・押出しステム速度 ：10〜20mm／秒 ・押出しダイス ：200 ℃予熱 ・押出しダイス径 ：6 〜12mmφ

【００５０】３．伸線加工条件 ・連続冷間伸線 ・伸線途中での焼鈍熱処理 ：無し ・伸線後処理 ：有機溶剤による脱脂洗浄
−乾燥

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】表１、表２から明らかな様に、本発明で規
定するＣｒ組成範囲を満たし、且つＡｌ−Ｃｒ金属間化
合物が存在しないＣｒ分散型Ａｌワイヤー状蒸発原料
は、製造過程及びＡｌ−Ｃｒ合金浴への供給過程で、ワ
イヤー表面の割れ、亀裂、破断、詰まり等の問題を生じ
ることがなく、安定して連続供給が可能である。これに
対しＣｒ組成範囲が上限値を超える場合や、ワイヤー中
にＡｌ−Ｃｒ金属間化合物が生成したものは、製造時ま
たは供給時にワイヤー表面の割れ等によるトラブルが生
じ、安定した連続供給が困難である。

【００５４】実施例２ 図７に示す連続蒸着めっき設備を使用し、溶融Ａｌ−Ｃ
ｒ合金浴から電子線加熱によってＡｌ−Ｃｒ混合蒸気を
発生させながら蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき鋼板の製造を
行い、得られためっき鋼板の品質について調査した。図
中、１〜12は前記と同じ意味であり、17はテーブルロー
ル、18は接続チャンバー、19ａは入側真空シール装置、
19ｂは出側真空シール装置、20はシールロール、21はデ
フレクタロールを夫々表わす。

【００５５】（主な製造条件） ・被めっき材 ：極低炭素Ｔｉキルド鋼帯 ・めっき前鋼帯温度 ：200 〜350 ℃ ・被めっき材前処理 ：アルカリ脱脂洗浄−水洗−乾燥
後に、水素−窒素混合ガス（水素濃度５％）雰囲気下で
の鋼帯表面の加熱還元による活性化処理を行ない、その
後、非酸化性の不活性ガス雰囲気下で鋼帯を冷却し、真
空シール装置を経由して蒸着室内に導入 ・めっき内容 ：Ａｌ−Ｃｒ合金めっき ・めっき付着量 10〜40g ／m² ・めっき組成 Ａｌ−10％Ｃｒ

【００５６】・めっき付着量制御 ：電子線出力及び鋼
帯通板速度により調整 ・蒸着室真空度 ：8 ×10^-3Ｐａ以下 ・入側・出側真空シール装置の雰囲気ガス：極低酸素量
及び極低水分量の純窒素ガス ・蒸発原料の加熱源 ：ピアス型電子銃 電子線出力 150 〜300 kw ・Ａｌ−Ｃｒ合金浴組成：Ａｌ−50％Ｃｒ合金浴 ・Ａｌ−Ｃｒ合金浴用蒸発槽：電融高純度アルミナ製蒸
発槽（純度98％以上） ・連続補給原料 ：Ｃｒ分散型Ａｌワイヤー状原
料、直径８mmφ、組成 Ａｌ−10％Ｃｒ

【００５７】上記の条件により、めっき付着量及びめっ
き組成が鋼板幅方向及び通板方向に対して非常に均一な
蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき鋼板を得ることができた。な
お、本発明のＣｒ分散型Ａｌワイヤーの供給を長時間停
止した場合には、蒸発槽内で溶融Ａｌ−Ｃｒ合金浴表面
レベルの低下に伴うめっき付着量の変動とめっき組成の
変化（めっき層中Ｃｒ含有量の増加）が認められた。

【００５８】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、蒸
着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき製品を連続的に製造する際にお
いて、Ａｌ−Ｃｒ合金浴中に、ＡｌとＣｒを同時に且つ
安定した供給速度で連続供給可能なＣｒ分散型Ａｌワイ
ヤー状原料を提供し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の蒸着めっき法を例示する概念図である。

【図２】従来の蒸着合金めっき法を例示する概念図であ
る。

【図３】他の蒸着合金めっき法を例示する概念図であ
る。

【図４】ワイヤー状での原料補給法を採用した真空蒸着
めっき法を例示する断面略図である。

【図５】本発明で採用されるＣｒ粉末充填Ａｌビレット
の製造法を例示する工程説明図である。

【図６】上記ビレットからワイヤー状蒸着Ａｌ−Ｃｒ合
金めっき用蒸発原料の製造例を示す説明図である。

【図７】蒸着めっき試験に用いた装置を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

1 被めっき材（被処理材） 2 電子銃 3 電子線 4,4a，4b 蒸発槽 5 ，5a，5b，5d 溶融（合金）浴 6 ，6a，6b ワイヤー状蒸発原料 7 ピンチロール 8 ガイドパイプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空または希薄ガス雰囲気下で、溶融Ａ
   ｌ−Ｃｒ合金浴表面からＡｌ−Ｃｒ混合蒸気を発生せし
   め、被処理材表面に連続的に蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき
   を行なう際に用いる該合金浴中へ補給する蒸発原料であ
   って、Ａｌの中に１〜30％（重量％の意味、以下同じ）
   のＣｒが分散されると共に実質的にＡｌ−Ｃｒ金属間化
   合物が存在せず、ワイヤ状を呈するものであることを特
   徴とする蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき用蒸発原料。
2. 【請求項２】 Ｃｒ粉末またはＣｒとＡｌの混合粉末が
   充填されたＡｌビレットを静水圧押出し加工し、所望の
   線径を有するワイヤー状蒸発原料を得ることを特徴とす
   る請求項１に記載の蒸着Ａｌ−Ｃｒ合金めっき用蒸発原
   料の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載された静水圧押出し加工
   物を更に伸線加工し、所望の線径を有するワイヤー状蒸
   発原料を得ることを特徴とする請求項１に記載の蒸着Ａ
   ｌ−Ｃｒ合金めっき用蒸発原料の製造方法。